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processo de usinagem
Tipologia: Notas de estudo
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Ferramentas Abrasivas – Introdução
Fluxograma de Fabricação
Identificação do Produto
Formato e Perfil
Tipos de Rebolos - Formatos Tipos de Rebolos – Perfis
Tipos de Grãos Abrasivos
Granulometria
Dureza
Estrutura
Ligas
Modificação da Liga
Seleção da especificação de um rebolo
Variáveis operacionais
Problemas e Soluções
São ferramentas constituídas de grãos abrasivos ligados por um
aglutinante (Liga) com formas e dimensões definidas. Efetuam o trabalho de cortar, desbastar retificar, afiar, polir, etc.
Distinguem-se das demais ferramentas de corte por serem auto-afiáveis. De acordo com seu formato ou aplicação são chamadas de:
2- FLUXOGRAMA DE FABRICAÇÃO
TG 80 L V H B P
Identificam a forma geométrica do produto. Assim como o dimensional de cada ferramenta abrasiva, o perfil e o formato devem ser compatíveis com a operação e dimensões da peça-obra a ser trabalhada.
2.3.2 - CARBURETO DE SILÍCIO (SiC)
Produzido em fornos elétricos a partir de uma mistura de quartzo de alta pureza e coque a uma temperatura de 2400º C. Carboneto de Silício (SiC ) - indicado para a retificação de materiais de alta dureza como o ferro fundido cinzento, materiais não ferrosos 0 0 (principal 0 01 F mente o metal duro) e não metálicos. Não deve ser utilizado na retifica1 F ção de aços. Seus principais tipos são:
F 0 B 7 Carboneto de Silício Comum - utilizado nas retificações em geral dos materiais citados acima.
F 0 B 7 Carboneto de Silício Verde - é uma variedade do anterior, indicado especialmente para o trabalho em pastilhas de metal duro. Por ser uma forma cristalina mais pura que a do SiC comum, apresenta mais facilidade de ruptura dos seus cristais.
2.3.3 - SEEDED GEL
É um oxido de alumínio cerâmico desenvolvido pela Norton, obtido através da sinterização de partículas submicrométricas. Desta forma, cada grão abrasivo é constituído de bilhões de microcristais possuindo como características o corte frio e maior agressividade, proporcionando à operação:
1- corte mais rápido, menor geração de calor no ponto de contato, redução na freqüência e profundidade de dressagem, consequentemente menor consumo de rebolo.
2- Permite atingir tolerâncias dimensionais estreitas, melhorando a qualidade e uniformidade nos lixamentos e retificações. Opera igualmente em aços e materiais ligados. Em operações de lixamento exige menor esforço do operador, com versatilidade de atuar a seco ou com refrigeração.
Cada grão abrasivo Targa contém bilhões de microcri stais, compost os de particula s submicrométricas de elevadíssima dureza. Os rebolos em Targa sofrem menor desgaste e necessitam menores profundidades de dressagem. Conseqüentemente , reduz-se o número de dressagens, aumentando a vida útil do rebolo.
SG Grão abrasivo de formato arredondado. Indicado para todas as operações em que se requer, principalmente, a integridade metalúrgica da peça-obra. TG Grão abrasivo de formato alongado. Isto confere ao produto maior agressividade e porosidade, proporcionando maiores taxas de remoção e menor geração de calor. SGB TGB
Versátil combinação de grãos abrasivos com SG ou TG, conferindo ao produto ótima relação custo / benefício. Indicada em operações com liga vitrificada com pequenas remoções de material.
Combinação dos abrasivos SG ou TG com 32A. Indicada para operações em que seja necessária ótima ação de corte com friabilidade. A Grão abrasivo robusto e pouco friável. Indicado para operações de corte, desbaste e retificações em geral de material de baixa dureza. 38A Grão abrasivo extremamente friável. Indicado para operações de precisão, particularmente em aços de alta dureza e sensíveis ao calor. 19A Mistura de grãos A e 38A. Indicada para operações em que é necessária a robustez do grão A com a friabilidade do 38A. 32A 55A
Grão abrasivo monocristalino de alta resistência. Proporciona ação de corte rápido e friável com excelente manutenção de perfil. Indicado para operações de precisão. 25A DR
Grão abrasivo com friabilidade e resistência intermediárias aos abrasivos 38A e 32A. Indicado para operações de afiação de ferramentas cilíndricas, planas e pontas montadas. 95A Versátil combinação de grãos abrasivos que proporciona boa ação de corte com friabilidade. Indicada para operações de precisão com pequenas remoções de material. 32A5 Combinação dos abrasivos 38A e 32A. Alia friabilidade com resistência. Indicada para operações de precisão. 16A 23A
Mistura de grãos A e 32A. Indicada para operações em que é necessária a robustez do grão A com as propriedades do 32A e para operações centerless , cilíndrica, plana, flute grinding e outras.
Todos os abrasivos, exceto o SEEDED GEL e Targa , uma vez retirados do forno (blocos), são triturados e classificados granulometricamente. através de peneiras. O tamanho do grão abrasivo é medido pelo número de malhas por polegada linear, até o grão 220; acima desta classificado o processo é o de sedimentação. São identificados por números de 8 a 1200; à medida que avança a numeração, diminui o tamanho do grão.
TABELA COMPARATIVA DE RUGOSIDADE POR GRANULOMETRIA (VALORES ORIENTATIVOS)
Rt Ra (CLA) Rq (RMS)
μ" μm μ" μm μ" μm mesh 23,62 0,6 3,9 0,10 3,5 0,09 320 27,56 0,7 4,3 0,11 4,0 0,10 280 35,43 0,9 5,15 0,14 5,0 0,13 220 47,24 1,2 8,3 0,21 7,4 0,19 180 55,12 1,4 10,0 0,25 9,9 0,24 150 70,87 1,8 13,8 0,35 14,0 0,35 120 86,61 2,2 17,5 0,44 18,0 0,48 100 110,24 2,8 22,7 0,58 25,0 0,64 80 157,50 4,0 31,4 0,80 38,0 0,96 60 177,17 4,5 35,8 0,90 42,0 1,07 54 196,90 5,0 38,8 0,99 48,0 1,24 50 236,20 6,0 47,2 1,2 55,0 1,40 40 275,60 7,0 55,1 1,4 65,0 1,65 36 354,30 9,0 71,0 1,8 83,0 2,14 30 393,70 10,0 79,0 2,0 91,0 2,51 24 / 30 590,55 15,0 126,0 3,2 100,0 3,20 20 984,25 25,0 238,0 5,8 214,0 5,44 12 1181,00 30,0 (^) 292,0 7,4 260,0 6,70 (^) 10
Designa a força com que a liga (aglutinante) segura os grão abrasivos. A indicação é feita por letras do alfabeto, como segue:
Extra-macio A-B -C-D-E-F-G Macio H- l -J-K Médio L-M-N-O Duro P-Q-R-S Extra-duro T-U-W-Z
A dureza de uma ferramenta abrasiva representa o grau de coesão dos grãos com o aglomerante. É portanto um índice da resistência com que o grão abrasivo é retido no material aglutinante. Se esta coesão for grande, capaz de resistir aos esforços de retificação que procuram retirar o grão do rebolo, o mesmo é classificado como duro. Em caso contrário tem-se uma liga mole. Segundo a ABNT, a dureza dos rebolos é classificado em ordem crescente por letras que vão de E a V.
É a distância da ponte de Iigação entre os grãos abrasivos, também definida como a relação entre o volume de grãos abrasivos e o volume total do rebolo. A indicação é feita por números, como Segue:
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
ESTRUTURA
BAIXA (FECHADA) ALTA (ABERTA)
Conhecida também como aglutinante, é o elemento que tem como função ligar os grãos abrasivos entre si, formando assim uma massa aglutinante. As ligas são classificadas em:
Os principais tipos de ligas são:
F 0 B 7 Vitrificada^ - é a liga mais comum para retificações de precisão. Sua rigidez facilita o manutenção do perfil do rebolo, permitindo trabalhos com maior precisão. Não resiste a grandes impactos ou pressões e não é afetado pela água, óleos ou ácidos. 0 0 Trabalha normalmente com velocidade peri1 F férica entre 45 e 60 m/s. 0 0 No entanto, operações o 90 m/s são comuns atual1 F mente e ligas 0 0 especiais foram desenvolvidas para atender a esta necessi1 F dade. Seu símbolo na identificação do rebolo é a letra V.
F 0 B 7 Resinóide - composta por resinas orgânicas, são ligas de elevadas resistência e resiliência. Dependendo da construção do rebolo podem operar até o 120 m/s. Utilizada para operações de desbaste pesado, cortes e, por outro lado, operações que exijam alto nível de acabamento. Seu símbolo no identificação do rebolo é o letra B.
Após a letra que indica o tipo de liga (Vitrificada “V’ ou Resinóide ‘E’), temos uma seqüência de letras e ou números que indicam uma característica particular (modificação) para o produto.
S Liga para rebolos em óxido de alumínio. Velocidade periférica de até 45 m/s. Deixa o grão abrasivo mais exposto, com maior rendimento do rebolo e menor queima na peça-obra. SB Modificação da liga "S", para velocidade periférica maior que 45 até 60 m/s. H Liga para rebolos em óxido de alumínio. Permite maior manutenção do perfil, retendo o abrasivo por mais tempo na face de trabalho.
A determinação destas características depende de dois grupos de fatores:
a) Fatores constantes, que são especificados no projeto da peça que não podem ser modificados. São eles:
b) Fatores variáveis, que podem ser modificados no chão da fábrica ( pela equipe de analistas responsável pelo processo )
Cada um destes fatores influi na determinação das cinco características do rebolo.
a.1) Material a retificar, influi na seleção do:
Al 2 0 3 - Para retificação de aços carbono, aço liga, aço rápido, ferro
fundido maleável e nodular; bronze duro. SiC - Para ferro fundido cinzento, ferro fundido coquilhado, não
ferrosos e não metálicos. Diamante - Para metal duro, quartzo, mármore, granito e cerâmica. CBN - Para materiais duros, aço rápido e aços liga temperados.
Grãos finos para materiais duros e quebradiços. Grãos grossos, para materiais macios e dúcteis.
Rebolos duros para materiais macios e quebradiços. Rebolos macios para materiais duros.
Fechada para materiais duros e quebradiços.
Aberta para materiais macios e dúcteis.
Depende até certo ponto do material da peça, mas, muito mais das condições de trabalho e dos fatores variáveis.
a.2) Precisão e grau de acabamento superficial, afeta:
Grosseira para desbaste e remoção de grande volume de material. Fina, para acabamento.
0 0 Vitrificado, para rebarbação e semi-acabado, efeito mais agres1 F sivo. Resinóide, borracha ou gomação, para acabamento finíssimo, efeito suave.
Tanto mais densa, quanto melhor o acabamento superficial desejado.
a.3) Área de contato, Influi na:
Fina, para áreas pequenas de contato Grosseira, para áreas grandes de contato.
Quanto menor a área de contato, mais duro deve ser o ligante. Áreas pequenas de contato levam a altas pressões, que tendem a remover prematuramente os grãos abrasivos.
Pequenas áreas, permitem estrutura fechada Grandes áreas exigem grãos bem espaçados, para dar lugar para o alojamento dos cavacos.
a.4) Natureza da operação influi na seleção de:
Vitrificado, na operação com retificas cilíndricas externas ou planas. Orgânico (resinóide, borracha, gomação) no caso de se exigir acabamento excepcional (pistas de rolamento, cilindros de papel). Orgânico na esmerilhação de desbaste de ferros fundidos, feita em alta velocidade (60 m/s) e sujeita a impactos transversais. Elástico (borracha, goma-laca) em rebolos finos (discos) para corte.
Maiores velocidades de avanço tangenciais Vft são utilizadas na retificação em alta velocidade. Na realidade, o aumento da velocidade de corte exige o aumento proporcional da velocidade de avanço, o que retarda ou previne danos térmicos. A relação Vc/ Vft deve ser mantida constante, aproximadamente igual a 60. O avanço axial Vfa, ou seja, a velocidade com que a peça é deslocada transversalmente ao rebolo é indicada igual a:
b.3) Estado da retifica, influi na dureza do rebolo, que deve ser tanto maior quanto pior a rigidez e estabilidade da retifica (mancais e guias com folga, vibrações, avanços desuniformes, etc.).
A dressagem do rebolo tem duas funções:
1) recompor o perfil da face de trabalho do rebolo;
Este é um parâmetro que, freqüentemente, não tem recebido a merecida atenção. Muitas vezes encontramos máquinas onde os parâmetros de dressagem estão mal estipulados. Normalmente a profundidade de dressagem é maior que a necessária e/ou a velocidade não é a adequada ao tipo de dressador ou ao tipo de rebolo utilizado. Concluindo, temos que dar para a dressagem a mesma atenção dispensada para o rebolo, máquina, etc. , pois uma condição favorável de dressagem também é importante para o sucesso da operação.
PROBLEMAS E SOLUÇÕES
Frequentemente nos deparamos com problemas no processo de retificação, que trazem uma série de inconvenientes , seja quanto a qualidade final das peças ou quanto ao aumento do custo de fabricação.
Baseados em experiências anteriores, elaboramos um pequeno guia orientativo, onde relacionamos os problemas mais freqüentes que ocorrem em operações com rebolos, e suas prováveis soluções.
É importante lembrar que existem tipos de operações que são bem específicas, tais como retificação de eixos comando, de virabrequim, creep feed, enter outras. Todas estas são baseadas na retifica cilíndrica externa, porém cada uma possui características e exigências próprias, necessitando também abordagem diferenciada quanto a este aspecto.
Problema: Não obtenção do acabamento superficial,
Soluções: - Dressar o rebolo com menor velocidade -Verificar sistema de refrigeração: filtragem, volume, direcionamento do jato; -Aumentar a velocidade (RPM) da peça obra; -Diminuir a velocidade de avanço do rebolo sobre a peça obra. -Reavaliar a especificação do rebolo.
Problema: Queimas e trincas superficiais.
Soluções: - Aumentar a velocidade (RPM) da peça obra; -Aumentar a velocidade de avanço do rebolo sobre a peça; -Diminuir a retirada por passe; -Aumentar a velocidade de dressagern; -Verificar o sistema de refrigeração (volume e direcionamento do jato);
Problema: Marcas de arestas, batidas com arestas vivas (chater
marks).
Soluções: -Verificar balanceamento do rebolo; -Diminuir a retirada por passe; -Diminuir o avanço do rebolo sobre a peça obra; -Verificar vibração da máquina.
Problema: Ovalização da peça obra.
Soluções: - Verificar fixação da peça obra.
Sempre que alterarmos a condição operacional, devemos modificar um parâmetro de cada vez, a fim de controlar o comportamento do rebolo e obter o resultado desejado.
